JP2020202337A - Heat storage container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容器内部に熱を蓄積するための蓄熱容器に関する。 The present invention relates to a heat storage container for accumulating heat inside the container.
従来、熱電素子を用いて容器内部を冷却及び放熱することにより容器内部の温度を調整する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a technique of adjusting the temperature inside a container by cooling and dissipating heat inside the container using a thermoelectric element (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の容器は、熱電素子を用いて容器内部の温度を調整することができるが、容器内部に熱を蓄積することには適していない。容器内部に熱を蓄積するための蓄熱容器は、例えば、容器内部と容器外部との間に真空層を設けた断熱構造を有している。 The container described in Patent Document 1 can adjust the temperature inside the container by using a thermoelectric element, but is not suitable for accumulating heat inside the container. The heat storage container for accumulating heat inside the container has, for example, a heat insulating structure in which a vacuum layer is provided between the inside of the container and the outside of the container.
しかし、このような蓄熱容器において、外気又は熱源と接触する部分(例えば、蓄熱容器の蓋)は、蓄熱容器の高温側から低温側へ熱流束が生じるので、蓄熱容器の内部の熱が蓄熱容器の外部へ逃げやすいという問題が生じていた。 However, in such a heat storage container, heat flux is generated from the high temperature side to the low temperature side of the heat storage container at the portion in contact with the outside air or the heat source (for example, the lid of the heat storage container), so that the heat inside the heat storage container is transferred to the heat storage container. There was a problem that it was easy to escape to the outside of the.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、蓄熱容器に蓄積された熱の保温性能を向上させることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to improve the heat retention performance of the heat stored in the heat storage container.
本発明の第1の態様の蓄熱容器は、発熱部を包囲する断熱構造と、前記断熱構造に形成された開口部に収容可能な蓋と、を備え、前記蓋は、一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子と、前記熱電素子が発生した電力により熱を発するヒータと、を有する。 The heat storage container of the first aspect of the present invention includes a heat insulating structure surrounding the heat generating portion and a lid that can be accommodated in the opening formed in the heat insulating structure, and the lid has one end and the other end. It has a thermoelectric element that generates electric power according to a temperature difference, and a heater that generates heat by the electric power generated by the thermoelectric element.
また、前記熱電素子は、前記ヒータよりも前記開口部から遠い位置に設けられてもよい。 Further, the thermoelectric element may be provided at a position farther from the opening than the heater.
また、前記熱電素子は、前記蓋において前記開口部から最も遠い側に設けられており、前記ヒータは、前記蓋において前記開口部に最も近い側に設けられてもよい。 Further, the thermoelectric element may be provided on the lid on the side farthest from the opening, and the heater may be provided on the lid on the side closest to the opening.
また、前記ヒータは、前記熱電素子が発した電力に加えて、外部電源から供給される電力により熱を発してもよい。 Further, the heater may generate heat by electric power supplied from an external power source in addition to the electric power generated by the thermoelectric element.
また、前記蓄熱容器は、車両に搭載されており、前記断熱構造は、前記発熱部としての前記車両の内燃機関を包囲してもよい。 Further, the heat storage container is mounted on the vehicle, and the heat insulating structure may surround the internal combustion engine of the vehicle as the heat generating portion.
本発明によれば、蓄熱容器に蓄積された熱の保温性能を向上させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the heat retention performance of the heat stored in the heat storage container can be improved.
[蓄熱容器の構成]
図1は、本実施形態に係る蓄熱容器1の構成を示す図である。蓄熱容器1は、内部に熱を蓄積することを目的としている。図1に示すように、蓄熱容器1は、断熱構造11と、開口部12と、蓋13とを有する。
[Structure of heat storage container]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat storage container 1 according to the present embodiment. The heat storage container 1 is intended to store heat inside. As shown in FIG. 1, the heat storage container 1 has a
断熱構造11は、発熱部Hを包囲しており、発熱部Hが発する熱の外部への伝達を遮断する。具体的には、断熱構造11は、内壁111と外壁112との間に真空層113を有しており、真空層113により発熱部Hが発する熱の外部への伝達を遮断する。
The
発熱部Hは、蓄熱容器1の内部に設けられ、熱を発する。発熱部Hが発した熱は、断熱構造11及び蓋13に伝達される。発熱部Hは、例えば、内燃機関、ヘッドランプ又はアクチュエータ等の作動時に熱を発する車両の構成部材である。
The heat generating portion H is provided inside the heat storage container 1 and generates heat. The heat generated by the heat generating portion H is transferred to the
開口部12は、断熱構造11の一部に形成されており、蓋13を収容可能である。
蓋13は、開口部12に収容され、開口部12に収容された状態で、一方の面が発熱部Hに接し、他方の面が蓄熱容器1の外部と接する。蓋13は、発熱部Hと蓄熱容器1の外部との間に収容されるので、蓄熱容器1の高温側(発熱部H側)から低温側(外部側)へ熱流束が生じることにより、蓄熱容器1の内部の熱が蓋13を介して蓄熱容器1の外部へ伝達される。
The
The
[蓋の構成]
図2は、本実施形態に係る蓋13の構成を示す図である。具体的には、図2(a)は、蓋13の詳細な構成を示す図であり、図2(b)は、蓋13付近で伝達される熱の温度勾配を示す図である。図2(a)に示すように、蓋13は、断熱部材130と、熱電素子131と、ヒータ132と、電圧変換部133とを有する。
[Lid configuration]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
断熱部材130は、熱電素子131とヒータ132との間に設けられ、断熱材で構成される。
The
熱電素子131は、ヒータ132よりも開口部12から遠い位置に設けられており、電圧変換部133を介してヒータ132と電気的に接続されている。熱電素子131は、例えば、ゼーベック効果を利用して、蓋13の一端(高温側)と他端(低温側)との温度差に応じて電力を発生する。熱電素子131は、例えばBi−Te系、Pb−Te系又はSi−Ge系等の熱電変換材料で構成される。
The
ヒータ132は、蓋13において開口部12に近い位置に設けられており、電圧変換部133を介して熱電素子131と電気的に接続されている。ヒータ132は、熱電素子131が発生した電力により熱を発する。
The
電圧変換部133は、例えば、直流変換器(DC−DCコンバータ)及びレギュレータ等を含む。電圧変換部133は、熱電素子131が発生した電力をヒータ132で使用可能な電圧に変換し、変換後の電圧をヒータ132に供給する。
The
熱電素子131は、蓋13において開口部12から最も遠い側に設けられており、ヒータ132は、蓋13において開口部12に最も近い側に設けられていることが好ましい。蓋13がこのように構成されていることで、蓋13の一端と他端との温度差が大きくなり、熱電素子131が発生する電力を大きくすることができる。
It is preferable that the
ここで、蓋13における熱流束と温度勾配との関係について説明する。蓋13は、厚さに比べて面積が大きく、熱が厚さ方向にのみ1次元的に伝達されると仮定することができる。また、蓋13は、一定の熱伝導率を有し、熱が蓋13全体に伝達されると仮定することができる。
Here, the relationship between the heat flux and the temperature gradient in the
このような場合、蓄熱容器1の高温側から低温側へ熱流束が生じると、蓋13付近において、図2(b)に示すような温度勾配が生じる。図2(b)の温度勾配Aは、熱電素子131及びヒータ132が動作していないときの温度勾配であり、温度勾配Bは、熱電素子131及びヒータ132が動作しているときの温度勾配である。
In such a case, when a heat flux is generated from the high temperature side to the low temperature side of the heat storage container 1, a temperature gradient as shown in FIG. 2B is generated in the vicinity of the
熱電素子131が電力を発生し、発生した電力によりヒータ132が熱を発すると、蓋13全体が加熱されるので、蓋13の内部の温度差が減少し、蓄熱容器1の高温側から低温側へ生じる熱流束が緩和される。その結果、蓋13における温度勾配Bは、蓋13における温度勾配Aよりも緩やかな変動となる。このように蓄熱容器1は、ヒータ132が発する熱により蓄熱容器1の高温側から低温側へ生じる熱流束を緩和することができるので、蓄熱容器1に蓄積された熱の保温性能を向上させることができる。
When the
蓄熱容器1は、例えば車両に搭載されており、断熱構造11は、発熱部Hとしての車両の内燃機関を包囲する。車両にこのような蓄熱容器1が設けられていることで、アイドリング中における内燃機関の保温性能が向上する。また、蓄熱容器1は、ヘッドランプ、作動しているアクチュエータの近傍等のような車両において熱を蓄積することを必要とする部位に適用されてもよい。
The heat storage container 1 is mounted on the vehicle, for example, and the
[変形例1]
図3は、蓋13の変形例の構成を示す図である。図3に示す変形例では、蓋13の電圧変換部133に外部電源134及び制御部135が接続されている。ヒータ132は、熱電素子131が発した電力に加えて、外部電源134から供給される電力により熱を発してもよい。このようにすることで、蓄熱容器1は、蓄熱容器1の高温側から低温側へ生じる熱流束による熱の変動量に相当する電力を熱電素子131により供給し、さらに加熱が必要な場合、外部電源134から供給される電力によりヒータ132を加熱することができる。
[Modification 1]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a modified example of the
また、マイクロコンピュータ等で構成される制御部135が電圧変換部133及び外部電源134の動作を制御してもよい。例えば、制御部135は、内燃機関のアイドリング中には電圧変換部133及び外部電源134を動作させ、内燃機関のアイドリング停止時には電圧変換部133及び外部電源134の動作を停止させるように制御する。このようにすることで、蓄熱容器1は、ヒータ132の動作を切り替えることにより容器内部において熱を使う量を調節することができる。
Further, the
[変形例2]
上述した実施形態では、熱電素子131は、蓋13において開口部12から最も遠い側に設けられており、ヒータ132は、蓋13において開口部12に最も近い側に設けられている。しかし、熱電素子131及びヒータ132が設けられる位置は、上述した位置に限定されない。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, the
例えば、蓄熱容器1は、蓋13において高温側と低温側との温度差が大きい側に熱電素子131を設けてもよい。具体的には、蓄熱容器1の外部に熱を奪いやすい媒体がある場合、熱電素子131は、蓋13において開口部12から最も遠い側に設けられてもよい。また、蓄熱容器1の発熱部Hに熱を奪いやすい媒体がある場合、熱電素子131は、蓋13において開口部12から最も近い側に設けられてもよい。
For example, the heat storage container 1 may be provided with the
このように蓄熱容器1は、高温側と低温側との温度差が大きい側に熱電素子131を設けることにより蓄熱容器1に蓄積される熱の保温性能を向上させることができる。また、蓄熱容器1において、発熱部Hに替えて、冷却材等が流れる低温部が設けられてもよい。このようにすることで、蓄熱容器1は、低温部の冷却性能を向上させることができる。
As described above, the heat storage container 1 can improve the heat retention performance of the heat stored in the heat storage container 1 by providing the
[蓄熱容器1による効果]
以上説明したように、蓄熱容器1は、一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子131と、熱電素子131が発生した電力により熱を発するヒータ132と、を有する蓋13を有している。このようにすることで、蓄熱容器1は、ヒータ132が発する熱により蓄熱容器1の高温側から低温側へ生じる熱流束を緩和することができるので、蓄熱容器1に蓄積された熱の保温性能を向上させることができる。
[Effect of heat storage container 1]
As described above, the heat storage container 1 has a
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. is there. For example, all or a part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment.
1 蓄熱容器
11 断熱構造
111 内壁
112 外壁
113 真空層
12 開口部
13 蓋
131 熱電素子
132 ヒータ
133 電圧変換部
134 外部電源
135 制御部
H 発熱部
1
Claims (5)
前記断熱構造に形成された開口部に収容可能な蓋と、
を備え、
前記蓋は、
一端と他端との温度差に応じて電力を発生する熱電素子と、
前記熱電素子が発生した電力により熱を発するヒータと、
を有する、
蓄熱容器。 Insulation structure surrounding the heat generating part and
A lid that can be accommodated in the opening formed in the heat insulating structure,
With
The lid
A thermoelectric element that generates electric power according to the temperature difference between one end and the other end,
A heater that generates heat by the electric power generated by the thermoelectric element, and
Have,
Heat storage container.
前記ヒータは、前記蓋において前記開口部に最も近い側に設けられている、請求項1又は2に記載の蓄熱容器。 The thermoelectric element is provided on the lid on the side farthest from the opening.
The heat storage container according to claim 1 or 2, wherein the heater is provided on the side of the lid closest to the opening.
請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄熱容器。 The heater generates heat by electric power supplied from an external power source in addition to the electric power generated by the thermoelectric element.
The heat storage container according to any one of claims 1 to 3.
前記断熱構造は、前記発熱部としての前記車両の内燃機関を包囲する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の蓄熱容器。 The heat storage container is mounted on the vehicle and
The heat insulating structure surrounds the internal combustion engine of the vehicle as the heat generating portion.
The heat storage container according to any one of claims 1 to 4.
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